光纖Bragg光柵波長檢測信號處理系統(tǒng)研究.pdf

1、FBG傳感器是目前光纖光柵傳感領域的研究熱點之一.布拉格反射波長可受溫度應變等物理量調制的特性使其廣泛的應用于光纖傳感等領域.作為傳感元件,光纖光柵將被測信息轉化為其反射波長的移動,即波長編碼,因而不受光源功率波動和系統(tǒng)損耗的影響.另外,光纖光柵具有可靠性好、抗電磁干擾、抗腐蝕等特點,易于將多個光纖光柵串聯(lián)在一根光纖上構成光纖光柵陣列,實現(xiàn)分布式傳感,這是其他傳感元件所不及的.在大型航空航天器、海洋平臺、高層建筑、大跨度橋梁等復雜結構的

2、健康監(jiān)測中有著廣闊的應用前景.如何對光纖光柵的波長編碼信號進行解調,是實現(xiàn)光纖光柵傳感實用化的關鍵,對中心波長移位的檢測精度直接限制了整個系統(tǒng)的檢測精度.用光譜儀檢測方法的缺點是傳統(tǒng)光譜儀分辨率較低,無法滿足要求.高分辨率的光纖光譜分析儀價格昂貴,體積龐大,更重要的是它不能直接輸出對應于波長變化的電信號,這對于測量結果的記錄、存儲和顯示以及提供給控制回路必要的電信號已達到工業(yè)生產過程自動控制的目的都是極為不利的.近年來國內外的許多研究工

3、作都集中到這一方面,競相開發(fā)結構簡單而且實用的高分辨率光纖光柵傳感器信號解調系統(tǒng).采用MCS-51系列CPU作為信號處理卡板載MCU也存在一些比較嚴重的問題,如CPU的指令執(zhí)行速度慢,總線帶寬窄等缺點,不能完成數(shù)據(jù)的高速處理.針對以上問題,采用了一種基于DSP和CPLD的信號處理卡,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時高速處理和傳輸.從解調系統(tǒng)的功能與系統(tǒng)設計要求出發(fā),在采用F-P腔濾波法的基礎上引入高速數(shù)字信號處理卡,形成一套全新的解調方案,同時也針對該